試作品の作り方

製品を開発するとき、物理的なプロトタイプを作成することは、研究、テスト、資金調達などに役立ちます。また、3ERPなどのラピッドプロトタイピングサービスプロバイダーのおかげで、短期間で手頃な価格のプロトタイプを簡単に作成できます。

ただし、どこから始めればよいかわからないという理由だけで、プロトタイピングを遅らせる企業もあります。使用するテクノロジーや素材がわからない、またはどのようなプロトタイピングパートナーと連携するかわからない。

幸い、3ERPのようなパートナーと一緒にプロトタイプを作成するのは簡単で簡単です。このガイドでは、プロトタイプの作成方法の基本を確認し、コンセプトモデルと機能プロトタイプの2つの幅広いカテゴリのプロトタイプを分析します。また、プロトタイプ製造施設でラピッドプロトタイピングプロセスがどのように機能するかについても概説します。

ラピッドプロトタイピングとは何ですか？

プロトタイプは、製造前に構築された物理的な製品のモデル、ドラフト、モックアップ、または初期段階のバージョンであり、ラピッドプロトタイピングは可能な限り短い時間枠でプロトタイプを開発するプロセスです。

企業がプロトタイプを開発する必要がある理由はさまざまであり、さまざまな技術を使用してプロトタイプを作成できます。3ERPでは、CNC機械加工、3D印刷、成形、鋳造、板金加工に重点を置いており、一部のプロトタイプでは、複数のコンポーネントが含まれている場合は処理します。

ラピッドプロトタイピングは、企業が製品をより早く市場に出すのに役立ちます 。プロトタイプを迅速に作成することで、同社は市場調査や機械的テストなど、一般的にプロトタイプが必要とされるプロセスをスピードアップし、製品開発の最終段階に遅れることなく早く到達することができます。

コンセプトモデル

焦点 ：視覚的な魅力、基本的なアイデアの伝達、可能な限り低いコスト

一般的なプロセス ：3D印刷、CNC機械加工、真空鋳造、板金、その他

多くのプロトタイプは、視覚的または美的機能を提供するために構築されています。この種のプロトタイプは動作する必要はありません 、ただし、最終製品の正確な視覚的印象を与える必要があります。

視覚的な目的で作成されたプロトタイプは、コンセプトモデル、ディスプレイプロトタイプ、または外観のプロトタイプと呼ばれる場合があります。 潜在的な投資家に将来の製品をデモンストレーションするために使用できます 、または市場調査を実施する 潜在的な顧客に。また、他の社内部門にアイデアを伝えるためにも使用できます。 会社で。

コンセプトモデルは機能的である必要がないため、最終部品の製造には使用できない特定の製造プロセスを使用することができます。焦点は、見栄えの良いプロトタイプを可能な限り低い価格で作成することです。

このため、コンセプトモデルには3D印刷が使用されることがあります。印刷されたパーツは、最終用途には十分な強度がない場合がありますが、高い視覚的基準にすばやく作成できます。真空鋳造は、主に低強度で視覚的に魅力的なプロトタイプにも使用されます。そうは言っても、CNC機械加工や板金製造は、多くの場合、より安価であるか、特定のプロジェクトにより適している可能性があり、柔軟性が非常に高くなります。

企業は安価な材料を使用することもできます 材料は力に耐えたり、機械的機能を実行したりする必要がないため、コンセプトモデルの場合。ただし、印象的な外観を維持するため（たとえば、低コストのプラスチックを金属のように見せるため）、プロの表面仕上げ 適用される可能性があります。

コンセプトモデルの例

機能的なプロトタイプ

焦点 ：検証、機械的テスト、試作

一般的なプロセス ：CNC機械加工、射出成形、板金、その他

プロトタイプは、単なる視覚的なものではなく、機能的なものにすることもできます。機能的なプロトタイプは通常、検証するために構築されます 製品の物理的側面（たとえば、材料の選択）または機械的なテストを実行する 。 デモンストレーションにも使用できます 内部スタッフ、顧客、投資家などに対する製品の機能。

テストに使用する場合、関数プロトタイプは美観をほとんど考慮していない可能性があります。たとえば、機能的なプロトタイプは、色が付いていない、未完成である、または特定の機能や詳細が不足している可能性があります。ただし、後期または試作段階のプロトタイプには、最終製品にできるだけ近づけるために、機能的機能と美的機能の両方が含まれている場合があります。

機械的テストを受ける機能的なプロトタイプは、通常、生産で使用されるものに近い材料とプロセスを使用して作成する必要があります。そうしないと、テストは役に立ちません。

プロトタイプも組成金属テストを受ける必要がある場合は、製品グレードの材料を選択することが重要です。 CNC機械加工などの製造プロセス および射出成形 3D印刷された部品は必要な強度を欠くことが多く、機械的性能の点で製造部品を反映しないため、機能的なプロトタイプによく使用されます。

非実証的な機能プロトタイプの場合、表面仕上げは、製品の機能に寄与する場合にのみ適用する必要があり、塗装、ブランドの適用などは省略できます。

関数プロトタイプの例

ラピッドプロトタイピングプロセス

3ERPでは、注文を確定し、必要なすべての情報とデジタルファイルを受け取った後、ラピッドプロトタイピングプロセスが開始されます。

次に何が起こるかは、最終的には選択した製造プロセスによって異なります。これは、プロトタイプの種類（コンセプトモデルと機能）、必要な材料、および必要なユニット数によって異なります。ケースはそれぞれ異なり、お客様と協力して、ラピッドプロトタイピングの注文ごとに最適なアプローチを決定できます。

プロセスに関係なく、プロトタイプは品質管理手順の対象となり、サポート材料の除去や陽極酸化や塗装などの必要な表面仕上げ処理の適用など、必要な後処理ステップが実行されます。

その後、プロトタイプはできるだけ早く顧客に出荷されるため、顧客は製品開発を進めることができます。

以下は、ラピッドプロトタイピングに使用するさまざまなプロセスの概要です。

CNC加工

CNC機械加工のプロトタイプの場合、正しい材料を入手し、フライス盤、旋削、EDMなどのためにデジタルファイルをCNC機械に送信することで、迅速に開始できます。

CNC機械加工は、ワンステッププロセスであるため、ラピッドプロトタイピングに適しています。工具は必要ありません。原材料が入り、試作品が出てきます。これにより、高レベルの詳細を備えた高品質のプロトタイプを作成することに加えて、プロセスが非常に高速になります。

機械加工も実質的に用途が広いです。このプロセスは高性能の金属やプラスチックに適しており、機械加工された部品はさまざまな表面仕上げ処理を受けることができます。

3Dプリント

レイヤーごとの付加プロセスである3D印刷は、コンセプトモデルによく使用されますが、機能的なプロトタイプにはほとんど使用されません。

ただし、考慮すべき3D印刷には、プラスチック部品の場合はFDM、SLS、SLA、金属部品の場合はSLM、DMLSなどさまざまな形式があります。金属AMプロセスは、優れた機械的性能を備えた高強度部品を製造できるため、機能的なプロトタイプに使用できます。

3D印刷の利点には、複雑な形状、低コスト、および迅速なターンアラウンドが含まれます。バッチではなく、1回限りのプロトタイプに最適です。

真空鋳造

ウレタン鋳造とも呼ばれる真空鋳造は、少量の射出成形よりもはるかに手頃な射出成形に代わる低コストの代替品です。したがって、部品の機械的性能が低いにもかかわらず、ラピッドプロトタイピングに適しています。

このプロセスは、射出成形と同等またはそれ以上の高品質の表面仕上げを実現するため、主にコンセプトモデルに使用されます。

射出成形

プロトタイプを射出成形で作成する場合は、最初に金型を作成する必要があります。これには、必要なパーティングライン、スプルーなどを使用してプロトタイプの反転バージョンを作成する、複雑なCAD設計が必要です。

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この金型を作成したら、CNCマシニングセンターを使用して迅速に工具を使用することで、プラスチック成形のプロトタイプの作成を開始できます。

この余分な製造段階のため、射出成形は、大量のプロトタイプが必要な場合にのみ、実際に費用効果が高くなります（規模の経済を参照）。 下）。ただし、優れた表面仕上げ、優れた強度、最終部品との類似性など、多くの利点があります。

板金加工

板金のプロトタイプは、短いターンアラウンドでさまざまな金属で作成できます。これらのプロトタイプは多くの場合、最終用途の部品に類似しており、テストに使用できます。

板金製造は、ブラケット、エンクロージャー、パネルなどの特定の製品に適しており、通常、他の金属製造プロセスと互換的に使用されることはありません。

規模の経済に関する考慮事項

製造の選択は、多くの場合、必要なユニットの数に依存します。単位量が経済的に意味をなさない場合は、妥協して別のプロセスを選択する必要がある場合があります。

多くの例外がありますが、この表は、特定のプロセスに適したユニットの数の大まかなアイデアを示しています。 （板金部品とプロトタイプは通常、板金プロセス専用に設計されているため、板金製造は除外されます。）

	金属のプロトタイプ	プラスチックのプロトタイプ
CNC加工	1〜100	1〜100
3Dプリント	1〜10	1〜10
射出成形	100以上	100以上
真空鋳造	該当なし	1〜100
金属鋳造	100以上	該当なし

プロトタイプの作成方法、ステップバイステップ

概念化

プロトタイプを作成する最初の段階は、それを設計する前に、何が必要かを決定することです。この段階では、市場調査と潜在的な要件のブレインストーミングが必要になる場合があります。

デザイン

ラフな手作りのモックアップだけが必要な場合を除いて、プロトタイプを設計するにはCADソフトウェアが必要です。 CADを使用すると、正確な繰り返しと簡単な変更が可能になり、ファイルを機械可読形式に変換して即座に作成できます。デザインの経験がない人は、専門的な製品デザインサービスが必要になる場合があります。

素材、技術、仕上げを選択

これらの要素がCAD設計に影響を与えるため、材料、技術、表面仕上げはすべて最初から検討する必要があります。ただし、最終的な選択は設計段階の後で行うことができます。

ビルド

実行可能なCADファイルと材料、技術、表面仕上げのリストをプロトタイピングスペシャリストに送信する必要があります。プロトタイピングスペシャリストは、プロトタイプの製造を開始できます。

もう一度プロトタイプを作成

プロトタイプがその目的を達成した後、製品開発タイムラインの現在の段階によっては、別のプロトタイプを開発する必要がある場合があります。たとえば、一度検証されたコンセプトモデルは、機械的なプロトタイプによって引き継がれる可能性があります。

3ERPはラピッドプロトタイピングのスペシャリストであり、多くの業界の幅広いクライアントと協力してきました。無料見積もりについては、お問い合わせください。